NIEZNANA STRUKTURA N 3 N 3 N 3 Me Me Me Ph I I 2, K 3 P 4, 50 o C,C 2 Cl 2 + + X? Ph I Ph Analiza elementarna i MS C 16 18 IN 1, 13 C NMR 2D NMR CSY, SQC, 13 C MBC, 15 N MBC, NESY spektroskopia IR X ray BRAK G. Kummerlowe, B. Crone, M. Kretschmer, S. F. Kirsch and B. Luy, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 2643 2645
NMR W RZTWRZE Parametry NMR wykorzystywane do określania struktury cząsteczki (w roztworze): przesunięcie chemiczne δ stałe sprzężenia skalarnego 3 J, 1 J C, 2 J C efekty NE (RE) Parametr NIEWYKRZYSTYWANY m in. dipolarna stała sprzężenia D
Co to jest dipolarna stała sprzężenia i jak przejawia się w widmach NMR? G. Kummerlowe, B. Crone, M. Kretschmer, S. F. Kirsch and B. Luy, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 2643 2645 Ch. M. Thiele, Eur. J. rg. Chem. 2008, 5673 5685 G. Kummerlowe, B. Luy, A.W. Graham, Annual Reports on NMR Spectr., 68, 2009, 193 236
RDCs Kąt magiczny CP MAS NMR NMR w roztworze = 54.7 o => D IS = 0 NMR w ciele stałym Uśrednione oddziaływanie dipolarne subtelna struktura NMR Dipolarne stałe sprzężenia rzędu kz silnie poszerzone sygnały RESZTKWE DIPLARNE STAŁE SPRZĘŻENIA RDC M. Potrzebowski, A. Jeziorna, S. Kaźmierski, Concepts in Magnetic Resonance Part A, 2008 Ch.M. Thiele and Stefan Berger, rg. Lett., Vol. 5, No. 5, 2003, 705 708
RDCs a struktura Ch. M. Thiele, Eur. J. rg. Chem. 2008, 5673 5685
WARUNKI WYKRZYSTANIA RDCS D KREŚLANIA STRUKTURY CZĄSTECZKI: 1. RDC J należy dobrać odpowiednie MEDIUM 2. Pomiar RDCs odpowiednie SEKWENCJE NMR 3. INTERPRETACJA: dane eksperymentalne struktura ZASTSWANIE RDCS i.knstytucja ii.knfiguracja
KNSTYTUCJA C 16 18 IN 1, 13 C NMR CSY, SQC N 3 Me N 3 N 3 Me I 2, K 3 P 4, 50 o C,C 2 Cl 2 + + X? Me 13 C MBC (63 korelacje!) 15 N MBC (7 korelacji!) Ph I Ph I Ph 1,1 ADEQUATE 11 FRAGMENTÓW 6 FRAGMENTÓW G.Kummerlowe, B. Crone, M. Kretschmer, S.F. Kirsch and B. Luy, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 2643 2645
KNSTYTUCJA G.Kummerlowe, B. Crone, M. Kretschmer, S.F. Kirsch and B. Luy, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 2643 2645
KNSTYTUCJA G.Kummerlowe, B. Crone, M. Kretschmer, S.F. Kirsch and B. Luy, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 2643 2645
KNSTYTUCJA N C 2 Et Br 1. tbuli 2. AcCl N CMe C 2 Me? Me N + Cu N + N + N N
BRAK EFEKTÓW NE; PRBLEMY Z KREŚLENIEM KNFIGURACJI R R N N R R R R Me N N Bn Bn Bn Bn Bn Bn N Bn N N TBDS R R R N Ph Ph
MENTL 3 4 5 2 1 6 D calc = D obs 0.02z R (2) = 0.996 L. Verdier, P. Sakhaii, M. Zweckstetter and C. Griesinger, Communication / Journal of Magnetic Resonance 163, 2003, 353 359
MENTL 3 4 5 2 1 6 3 4 5 2 1 6 ax 3 4 5 2 1 6 eq D calc = D obs 0.02z R (2) = 0.996 D calc = 0.72D obs + 0.1z R (2) = 0.780 D calc = 0.88D obs + 0.06z R (2) = 0.920 41.4 39.8 9.0 41.5 43.8 5.3 41.1 38.6 4.7 L. Verdier, P. Sakhaii, M. Zweckstetter and C. Griesinger, Communication / Journal of Magnetic Resonance 163, 2003, 353 359
DIYDRPIRYDN N Ph Ph Ph N 1 6 2 3 4 5 Ph Ch. Aroulanda, V. Boucard, F. Guibe, J. Courtieu and D. Merlet, Chem. Eur. J. 2003, 9, 4536 4539
PCDNA GLUKZY J. Yan, A.D. Kline,. Mo, M. J. Shapiro and E. R. Zartler, J. rg. Chem. 2003, 68, 1786 1795
IS α ACID cis trans D. Intelmann, G. Kummerlowe, G. aseleu, N. Desmer, K. Schulze, R. Frohlich,. Frank, B. Luy, T. ofmann, Chem. Eur. J. 2009, 15, 13047 13058
IS α ACID Acknowledgements We are grateful to the Bitburger brewery (Germany) for their financial support and for providing beer samples. D. Intelmann, G. Kummerlowe, G. aseleu, N. Desmer, K. Schulze, R. Frohlich,. Frank, B. Luy, T. ofmann, Chem. Eur. J. 2009, 15, 13047 13058
N Me Strychnina N Me Me Sferopsydyna A Norbornen Pochodna 2 N glutaminianu F Ludartin Spiroinden Na + Sól sodowa kwasu cholowego Me Me Me Ibuprofen Archazolid A N N S Ac Ac Ac N N 2 N Ac Sagittamid A Ac Ac C Butyrolakton
WARUNKI WYKRZYSTANIA RDCS D KREŚLANIA STRUKTURY CZĄSTECZKI: 1. RDC J należy dobrać odpowiednie MEDIUM 2. Pomiar RDCs odpowiednie SEKWENCJE NMR 3. INTERPRETACJA: dane eksperymentalne struktura
Poly benzyl L glutamate (PBLG) B. Luy. Journal of the Indian Institute of Science 2010, 90(1), 119 132
MEDIUM: ŻELE I CIEKŁE KRYSZTAŁY Ch. M. Thiele, Concepts in Magnetic Resonance Part A, 2006, DI 10.1002/cmr.a, 65 80 Ch. M. Thiele, Eur. J. rg. Chem. 2008, 5673 5685 G. Kummerlowe, B. Luy, Trends in Analitycal Chemistry, 28, 2009, 483 493
2 NMR, KNTRLA PRÓBKI 13 C 1D Strychnina w PBLG: zbyt duże uporządkowanie; artefakty z Ch. Thiele und S. Berger, rg. Lett. 2003, 5, 705 De Lange et al., Chem. Phys. Lett. 441, 2007, 342
2 NMR, KNTRLA PRÓBKI Ch. M. Thiele, Concepts in Magnetic Resonance Part A, 2006, 65 80
2. MŻLIWŚCI ZMIERZENIA RDCS DPWIEDNIE SEKWENCJE NMR Do analizy RDCs wykorzystuje się 1 D C 2 D C 2 D 1 D N i inne dostępne stałe sprzężenia WADY: poszerzenie sygnałów sprzężenia z wieloma protonami niska czułość długi czas akwizycji
PRBLEM FAZY SQC Delay for 1 J C =150z Delay for 1 J C =100z A. Enthart, J.Ch. Freudenberger, J. Furrer,. Kessler, B. Luy, J. Magn. Reson. 192, 2008, 314 322
A. Enthart, J.Ch. Freudenberger, J. Furrer,. Kessler, B. Luy, J. Magn. Reson. 192, 2008, 314 322 RDCs NMR PRBLEM FAZY SQC CLIP SQC SQC
SQC Fragment korelacji 1 13 C SQC strychniny w CDCl 3 i w PS żelu/cdcl3. Ze śladu dla 13 C przy 37.8 ppm można łatwo odczytać 1 J C + 1 D C K. Kobzar, PhD thesis ptimal Control, Partial Alignment and More: The Design f Novel Tools for NMR Spectroscopy of Small Molecules, 2007
INTERPRETACJA WARUNKI WYKRZYSTANIA RDCS D KREŚLANIA STRUKTURY CZĄSTECZKI: 1. RDC J należy dobrać odpowiednie MEDIUM 2. Pomiar RDCs odpowiednie SEKWENCJE NMR 3. INTERPRETACJA: dane eksperymentalne struktura
INTERPRETACJA M. Zweckstetter, Nature Protocols, 3, 2008, 679 690 Ch. M. Thiele, Concepts in Magnetic Resonance Part A, 2006, 65 80
1 J C +2 1 D C 1 J C
It is just a matter of time before the use of RDCs will become an everyday laboratory technique for the routine determination of the constitution, configuration, and conformation of small organic molecules. R.R. Gil, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 7222 7224
Bo Bo (t) z L y L x L i r (t) j z i y x r j P z P Px 0 0 0 Py 0 0 0 Pz P x P y P is the Probability Tensor
Lyotropic Liquid Crystalline Solutions of omopolypeptides in rganic Solvents Weak Alignment Media The first compound to be aligned in NMR was a SMALL MLECULE It was in 1963, it was BENZENE Physical Review Letter 1963, 11, 462 464. 1 NMR Spectrum of benzene in nematic solution Very strong alignment
N 3 N 3 N 3 Me Me I 2, K 3 P 4, 50,C 2 Cl 2 + + X? Me Ph I I 1 Ph 2 Ph 3 4
Spiroinden RDCs dwa tensory dla dwóch diastereoizomerów 12 out of 16 possible experimental DC couplings Figure 2. Top: Structures of the two possible diastereomers of 1. The RDCs determined in a PDMS/CDCl3 gel are color coded to the structures (red, negative RDCs; blue, positive RDCs; green, no RDCs or RDCs not used in analysis). The axis systems to the left of each structure represent the corresponding alignment tensors. Bottom: Correspondence of experimental, vs back calculated RDC values for structures 1a and 1b. J. Christoph Freudenberger, Peter Spiteller, Reinhard Bauer, orst Kessler, and Burkhard Luy, J. AM. CEM. SC. 2004, 126, 14690 14691
P Gels Polyacrylamide based gels(pam) Aligning matrix compatible with DMS, DMF and Water 1 NMR spectra (400 Mz, 298 K) of (+) menthol in a) DMS, b) P gel/dms, and c) PBLG/CDCl 3. P. aberz, J. Farjon, C. Griesinger. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 427 429. Corrigenda: Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 7719 7730.
Gel Stretching Apparatus silicone tube + gelatin gel stretched inside NMR tube P.W. Kuchel P.W. Kuchel et al., J. Magn. Reson. 180, 256 (2006) G. Kummerlöwe, F. albach, B. Luy, The pen Spectrosc. J. 2, 29 (2008)